Более полное использование спектра солнечного излучения, чем в структурах с одним p–n-переходом, достигается в каскадных солнечных элементах. Суть каскадного гетерофотопреобразователя заключается в том, что солнечное излучение последовательно поглощается в двух, трех или большем числе солнечных элементов, расположенных друг за другом и оптимизированных каждый на свою часть солнечного спектра.

 

Структура трехкаскадного гетерофотопреобразователя показана на рис. 8.8 [5].

Рис. 8.8. Конструкция трехкаскадного гетерофотопреобразователя

с p–n-переходами в GaInP, GaAs и Ge [5]

 

Каждый каскад преобразователя представляет собой гетероструктуру типа N–n–p–P, т.е. p–n-гомопереход, заключенный между широкозонными слоями. Ширина запрещенной зоны поглощающего слоя каскада уменьшается от поверхности вглубь прибора: $E_g^{\text{GaInP}}$>$E_g^{\text{GaAs}}$>$E_g^{\text{Ge}}$. Параметры слоев каскадов (элементов) подобраны так, чтобы фототоки, вырабатываемые каждым каскадом, были одинаковыми. В этом случае отдельный элемент не будет вносить паразитную нагрузку, а общая фотоэдс гетерофотопреобразователя будет равна сумме фотоэдс каскадов.

Последовательное электрическое соединение каскадов осуществляется за счет туннельных p⁺–n⁺-переходов в GaAs.